Een astronomisch instrument van Subaru Telescope op Maunakea dat speciaal is ontworpen om planeten rond andere sterren te zien, is met succes in gebruik genomen en begint na bijna tien jaar nauwgezet werk verbluffende beelden van andere werelden te onthullen. "Maunakea is de beste plek op deze planeet om planeten in andere sterrenstelsels te zien. Nu, we hebben eindelijk een instrument dat is ontworpen om de speciale gaven van deze berg te gebruiken en de resultaten zijn adembenemend, " roept Dr. Thayne Currie uit, die de eerste wetenschappelijke resultaten heeft geschreven.

Terwijl de eerste planeten die ooit rond een andere ster werden gezien, werden afgebeeld vanuit Maunakea, deze ontdekkingen werden gedaan met instrumenten voor algemene doeleinden. Met de ingebruikname van een nieuw instrument bij de Subaru Telescope genaamd SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics, link naar de website van het SCExAO-team link naar de SCExAO-projectwebsite), speciaal ontworpen en geoptimaliseerd voor het in beeld brengen van planeten door gebruik te maken van experimentele technologie, sluit zich aan bij onlangs in gebruik genomen extreme AO-instrumenten in Chili en Arizona. Met SCExAO, Maunakea bevestigt opnieuw haar leidende rol in de directe detectie en verkenning van andere werelden, uiteindelijk degenen die kunnen lijken op die van de aarde.

Tot dusver, ongeveer een dozijn planeten zijn direct ontdekt door beeldvormingstechnieken met behulp van de huidige AO-systemen. De lijst bevat twee van de Subaru-telescoop (kappa And b en GJ 504 b. Deze planeten zijn 4 tot 13 keer massiever dan Jupiter en bevinden zich verder van hun gastheerster dan Neptunus van onze zon.

Omdat het een extreem AO-systeem is, SCExAO stelt ons in staat om planeten met massa's en orbitale scheidingen in beeld te brengen die veel meer lijken op die in ons eigen zonnestelsel door beter te compenseren voor de vervaging van beelden als gevolg van turbulente lucht op de plaats van de telescoop. Vergeleken met de faciliteit, multifunctioneel AO-systeem (AO188) bij de Subaru-telescoop, SCExAO kan nauwkeuriger compenseren voor hoe de atmosfeer beelden van sterren vervaagt en doet dit in een sneller tempo. Als resultaat, SCExAO levert nu ver, veel scherpere beelden:met een verminderde schittering van de ster, afbeelding zwakker, meer zonnestelselachtige planeten worden mogelijk (Figuur 1).

SCExAO H-band (1,6 micron) gegevens voor het benchmark direct afgebeelde planetaire systeem HR 8799, die de eerste planeten herbergt die ooit rechtstreeks in beeld zijn gebracht, demonstreert de verbeterde mogelijkheden van het systeem ten opzichte van AO-systemen van faciliteiten (Figuur 2). De planeten rond HR 8799 zijn zwak op de H-band in vergelijking met langere golflengten. Bestaande AO-systemen zoals die van Keck of Subaru Telescopes hebben tot nu toe twee of drie van de vier planeten in de H-band gedetecteerd. Echter, De technische gegevens van SCExAO die in juli 2016 zijn verkregen, in combinatie met de HiCIAO-camera voor algemeen gebruik, detecteren ze alle vier gemakkelijk en met een veel betere gevoeligheid.

Follow-up SCExAO-gegevens verkregen in het najaar van 2016 voor HR 8799 met de nieuwe CHARIS integrale veldspectrograaf resulteerden in nog duidelijkere detecties van de binnenste drie planeten van het systeem en hoogwaardige spectra die ons in staat zullen stellen de chemische samenstelling van de atmosfeer van deze planeten te diagnosticeren. De meest recente SCExAO/CHARIS-gegevens (verkregen in december) suggereren dat het systeem verder is verbeterd, ongeveer net zo gevoelig voor het detecteren van planeten/planeetvormende schijven in één minuut als de huidige AO-systemen in één uur zouden bereiken.

"Met SCExAO, we kennen niet alleen de aanwezigheid van een planeet, maar ook het karakter ervan, zoals of het bewolkt is en welke moleculen het heeft, zelfs als die planeet tientallen biljoenen mijlen verwijderd is, " zegt de leider van het SCExAO-project Dr. Olivier Guyon opgewonden.

Vroege ontdekking van SCExAO

Na slechts een paar nachten echte extreme AO-mogelijkheden te hebben bereikt, SCExAO deed zijn eerste ontdekking. Afgelopen oktober, SCExAO onthulde de eerste beelden van een puinschijf rond een ster genaamd HD 36546, een ster met 2 zonnemassa's in het sterrenbeeld Stier (Figuur 3). De puinschijf lijkt bijna op de rand, bevindt zich ongeveer twee keer zo ver van zijn ster als de Kuipergordel van de zon, en bestaat waarschijnlijk uit puin geproduceerd als een bijproduct van de vorming van ijskoude planeten. Door de ruimtebeweging van HD 36546 te vergelijken met die van andere sterren in vergelijkbare delen van de hemel, het team toonde aan dat het waarschijnlijk een lid is van een jonge vereniging van sterren die ongeveer 3 tot 10 miljoen jaar geleden is geboren. Op zo'n jonge leeftijd, de puinschijf rond HD 36546 is misschien wel de jongste puinschijf die ooit in beeld is gebracht en is een cruciaal laboratorium voor het bestuderen van de vroegste stadia van ijzige planeetvorming. Hoewel SCExAO geen planeten heeft gedetecteerd die verantwoordelijk zijn voor het beeldhouwen van deze puinschijf, het bereikte planeetdetectiegevoeligheden tijdens dit vroege stadium van zijn ontwikkeling die wedijveren met de beste planeetbeeldvormingssystemen van andere sites die volledig in gebruik zijn genomen.

Dr. Nemanja Jovanovic, die aan het instrument heeft gewerkt, zegt:"We hebben nauwelijks de 'aan'-schakelaar voor SCExAO omgedraaid en zagen al een nieuw planetair systeem. De toekomst, die een volledig geoptimaliseerde SCExAO bevat, is veelbelovend."

Het onderzoekspaper waarin de ontdekking van de HD 36546-schijf wordt beschreven, is nu geaccepteerd voor publicatie in de Astrofysische journaalbrieven .

Wat is het volgende?

in 2017, SCExAO zal verdere verbeteringen ondergaan waardoor het nog zwakkere planeten kan afbeelden die veel dichter bij hun gastheersterren draaien. Door SCExAO te combineren met een experimentele detector die eind 2017 zal worden afgeleverd, zal het uiteindelijk planeten kunnen ontdekken die 10 tot 100 keer zwakker zijn dan de planeten die het momenteel kan zien. inclusief volwassen planeten in gereflecteerd licht. CHARIS zal in 2017 doorgaan met aanvullende technische tests om zijn capaciteiten te verbeteren. SCExAO, gecombineerd met HiCIAO of CHARIS, is beschikbaar voor open gebruik in 2017 voor de wereldwijde astronomische gemeenschap.

Op langere termijn, SCExAO op Subaru Telescope is een voorloper voor het soort beeldvormingsinstrumenten voor exoplaneten die de volgende generatie grote telescopen voor ogen hadden, in het bijzonder de Dertig Meter Telescoop. Dr. Currie verkondigt, "SCExAO is het type instrument dat ons ooit een andere planeet zal laten zien die op de aarde lijkt. Dit is het soort nieuwe kennis dat de Thirty Meter Telescope de moeite waard maakt voor Hawaii."